1644年，清军入关。摄政王多尔衮下令内城居民全部迁往外城，以供清兵驻扎。汤若望为了教堂及其天文仪器、图书资料的安全，冒死上疏，请求仍留原地居住，并对自己所从事的传教和修历工作作了简要介绍，表明了自己欲为新朝效力的心迹。
这份表白的时机颇准，刚入主中原的满清统治者为了表明“新朝定鼎，天运已新”，需要准确地观测天象，颁布历法以确认政权合法性。
经过公开验证，清廷确认汤若望的历算准确无误。这让清朝统治者十分满意，顺治帝称：诸传教士“来自西洋，涉海十万里”，“适当(朕)正位凝命之时，首举治历明时之典。……岂非天生斯人，以待联创制历法之用哉!”清廷不仅采用了汤若望按照西洋新法修订的历书，将之定名为《时宪历》，而且任命汤若望为钦天监监正，使之成为中国历史上第一位任此重要官职的西方传教士。
西方传教士不仅在朝廷上与满清统治者密切合作，汤若望与顺治的交往日益密切，远超出君臣关系，而且这种联系不断得到加深。
汤若望曾治好顺治母后博尔济吉特氏以及顺治的未婚妻，由此取得了当时实际掌权的皇太后的敬重，皇太后尊尊汤若望为义父，顺治尊称他为“玛法”(满语“爷爷”的意思)。
《汤若望传》称，汤若望凭学识、阅历洞察到顺治孤独而自尊的内心，“凡是能使皇帝觉得可羞耻的事情，他都是秘密地在四只眼睛之下向他进言的”，把批评、规劝局限在两个人的范围内，不伤年轻皇帝的面子，而在言辞上又避免过激，注意因势利导。
这种体贴深得顺治之心，据清史专家阎崇年介绍，顺治允许汤若望随时进入内廷，他也常到宣武门内汤若望的住所研讨学问，参观书房，游览花园，共进便餐。顺治19岁的生日，是在汤若望的家里度过的。他们欢洽之情，如同家人父子。此后，顺治一方面向汤若望请教天文、历法、宗教等学问，另一方面向他请教治国之策。
在1656年到1657年前间，顺治曾24次亲访汤若望的馆舍，长时间晤谈。汤若望也没有辜负太后和皇帝的信任，“睹时政之得失，必手疏以秘陈”，先后向顺治呈递了300多件奏帖，陈述自己的建议和见解，其中许多谏言被顺治帝采纳。
汤若望想使顺治皈依天主教，但清朝统治阶层始终没有人入教，而且在1657年后，顺治开始研究佛教教义，在一定程度上疏远了汤若望。不过汤若望在政治上的影响力仍在，顺治病危时议立嗣君，其因皇子年龄太小(长子牛钮已殇、次子福全9岁、三子玄烨8岁)想立皇弟，皇太后想立玄烨，二人征询汤若望的意见。汤若望以玄烨出过天花为由支持皇太后的意见，顺治便一言而定玄烨继承皇位。史书说汤若望“直陈万世之大计”，开创中国封建社会最后一个盛世的皇帝康熙开始走上历史的舞台。